基于中继的协作频谱感知

频谱感知技术是认知无线电系统实现的前提和基础。由于无线衰落环境下单节点频谱感知结果可靠性不高,主要讨论协作频谱感知中的中继协作频谱感知技术。针对单个中继节点的协作频谱感知网络,分析了在AF协议下的频谱感知结果。导出了在瑞利衰落环境下中继节点参与协作感知的检测概率上限的闭合表达式,并进行了数值仿真。数值分析结果表明中继节点参与协作能够提高频谱感知性能。     

一种用于频谱感知的增强型能量检测算法

基于传统能量检测算法,提出了一种用于频谱感知的增强型能量检测算法,即利用对接收信号绝对幅度值的任意正数次方代替平方操作。在给定虚警概率时,理论推导出该算法在加性高斯白噪声信道中对随机信号的检测概率的闭合表达式。仿真表明,在不同信噪比条件下,与传统能量检测器相比,最优的增强型能量检测器能够体现出更佳的性能,尤其是在低信噪比情况下。     

基于双门限能量检测的自适应协作频谱感知

针对认知无线电中传统单门限能量检测由于单一门限造成的低信噪比情况下容易误判从而导致错失频谱接入机会的不足,提出了一种基于双门限能量检测方法的自适应协作频谱感知模型.该模型以加性高斯白噪声信道模型为基础,由传统双门限能量检测方法改进而成,针对接收到的能量统计值的大小采用不同的判决方法,各个判决结果直接由所采用的判决方法决定.仿真结果表明,在较低信噪比条件下,与传统单门限能量检测模型相比,该自适应协作频谱感知模型具有更好的识别性能,随着用户数量的增加,识别性能更优.     

一种基于能量检测的协作感知技术的改进

认知无线电技术是解决无线资源紧缺的有效方法.基于非协作感知的不确定性,协作频谱感知方法具有更高的准确度,因此被人们所关注.文中提出了一种利用协作式能量检测的方法,通过利用近似计算将检测时间缩短,提高检测效率.经仿真结果证实,该方法能有效提高检测结果的准确性.     

基于第N佳中继选择的协作频谱感知检测概率分析

为获得最佳感知,系统在n个备选用户中选择最佳中继进行协作感知。但实际系统可能由于各种原因选择了第二佳或乃至更为一般的第N佳中继。为此,提出基于第N佳中继选择的协作频谱感知,推导了其在瑞利平坦衰落下的检测概率,并给出闭合表达式。数值计算表明,随着N的增加,系统检测概率不断下降,乃至低于任意选择;随着n的增加,基于最佳或接近最佳选择的系统检测概率明显提高,而基于最差或接近最差选择的系统检测概率则有所下降。     

基于能量检测的频谱感知方法研究

认知无线电是一种用于提高无线通信频谱利用率的新的智能技术,检测频谱空穴是否存在是实现认知无线电的前提和关键技术之一.首先简述认知无线电的背景和概念,针对认知无线电的频谱感知功能,介绍了基于能量检测的频谱检测方法,并在Matlab环境下进行了仿真实验,比较在相同的虚警概率情况下的检测概率与信噪比的关系.仿真实验结果表明,在相同的虚警概率时,当信噪比大的时候,检测概率越大.     

基于统计可信度的压缩感知协作频谱检测算法

压缩感知为认知无线电的宽频谱感知提供了一种新的方法和思路。基于压缩感知的原理,提出了一种多认知用户协作场景下基于用户统计可信度的协作频谱检测算法。该算法使用正交匹配协作追踪算法获得认知区域内的频谱占用情况,根据不同认知用户频谱检测的历史准确度综合判定用户感知结果的统计可信度。仿真结果表明,该算法在不同用户数、不同采样值、不同信噪比变化范围下其检测性能均优于传统算术平均方法,有效改善了检测性能。     

基于压缩感知信道能量观测的协作频谱感知算法

压缩感知为认知无线电宽带频谱感知提供了一种新思路。基于压缩感知原理,该文提出一种不需要重构宽带频谱本身,而是直接重构各信道能量的协作频谱感知方法。多个次用户使用宽带随机滤波器组获取信道能量的观测值。融合中心同步接收多个用户的能量观测,并利用同步稀疏自适应匹配追踪协作重构算法重构所有次用户的信道能量。仿真结果表明加性高斯白噪声环境下该协作感知方法所需的滤波器数目仅为传统方法的20%左右,瑞利衰落信道下也仅需传统方法的40%,有效降低了系统复杂度并改善感知性能。同时,该文提出的同步稀疏自适应匹配追踪算法对比经典的同步正交匹配追踪算法在重构精度及算法复杂度两方面都有所提升。     

频谱感知中的协作检测方法分析

针对认知无线电频谱感知中单用户检测时的阴影衰落、隐藏终端等问题,介绍了协作检测的结构,对单用户的能量检测,信息融合进行了分析。提出了一种多门限多用户的协作检测方式,在多门限协作检测过程中设定多个能量区域及对应不同的权系数,增加传输和融合的信息量。仿真结果证明,在相同条件下多门限的协作检测方式能明显地提高系统检测的准确性。     

一种高效的协作频谱感知架构

为了有效利用协作频谱感知中的上传时隙以改善感知性能,该文设计一种新的协作频谱感知(CSS)架构。其核心思想是：当一个次用户上传信息时,后面的次用户继续执行本地感知直至轮到其上传时才停止,该方法合理地将一半的空闲上传时隙用于感知,因而更为高效。同时,该文基于Neyman-Pearson准则,研究了AND准则和OR准则下的最优调度策略问题,并讨论了该架构带来的感知性能增益。仿真结果表明：所提架构可以有效改善协作频谱感知性能,而不带来额外的感知时延。     

基于循环谱能量的自适应频谱检测算法

根据信号循环平稳谱的特征,研究在低信噪比环境下的频谱检测问题,提出一种基于循环谱能量的自适应判决门限频谱检测算法。该算法融合能量检测与循环平稳特征检测的机理,以信号的循环谱能量为检测统计量,加权合并虚警率与检测率,准确估计循环谱特征值,构建了具有噪声自适应能力的频谱检测判决门限。仿真结果表明,该算法可以在低信噪比环境下有效地完成频谱检测,克服了噪声波动对频谱检测性能的影响,对不同调制主信号的感知具有稳健性。与最大—最小特征值算法和盲检测算法相比,该算法分别改善了信噪比4dB和8dB。     

基于能量检测与Sevcik分形维数的协作频谱感知算法

在认知无线网络中,针对单节点频谱感知易受到噪声不确定性的影响和传统的能量检测法在高噪声功率场景中检测性能较差等问题,根据Sevcik分形维数(Sevcik fractal dimension, SFD)对噪声不敏感、能够区分信号与噪声波形的特点,提出一种将自适应门限的能量检测法与SFD相结合的协作频谱感知方法.通过能量检测法对接收信号进行检测判决,然后由SFD对判定为主用户不存在的信号进行复检,并将所有检测结果进行K秩融合,根据融合结果得出最终判决.仿真结果表明,本文提出的频谱感知方法对噪声不敏感,在低信噪比下的检测性能得到显著提高.     

基于信噪比墙的协作能量检测算法

认知无线电技术可有效地检测到授权频段的频谱空洞,从而提高频谱效率.能量检测由于不需要授权用户的先验信息而被广泛应用.然而由于接收的噪声存在不确定性,使得在信噪比低于某一闸值时,无论观测时间多长,都无法保证检测结果满足要求的检测性能,这一闸值被称作“信噪比墙”.本文通过信噪比墙这一现象进行分析,同时由于协作感知算法在确定噪声下在提高检测性能方便表现出的优势,提出一种基于信噪比墙的协作能量检测算法,通过仿真结果分析,表明本文算法在检测性能和节能上较已有的协作算法具有优势.     

基于循环谱对称性的新型频谱判决算法

采用循环平稳信号特性检测法能够更好地分辨出不同的调制信号,其对噪声具有很好的抑制,但在循环频谱工程上使用存在数据截断效应,它会降低频谱感知的检测概率,结合频谱已有的频谱搜索策略,提出了一种新的频谱判决算法,利用相对偏差、双门限和权重来对抗传统算法上方差的差值抖动问题。在使用FPGA搭建的硬件测试系统下,证明与传统算法相比,提出的算法大大提高了单节点的检测概率。     

一种基于小区内次用户间协作的频谱检测策略

认知无线电中频谱检测性能直接影响频谱资源的使用效率,考虑次用户在空间的随机分布特性,本文提出了一种基于小区内次用户协作的频谱检测策略以提高检测性能.该策略将空间划分为若干个协作小区,同一小区内的次用户进行协作检测从而获得协作增益.基于漏警概率和虚警概率的理论推导分析可知,该策略的检测性能主要取决于协作小区的半径和检测判决门限的设置,并由此给出这两个参数设置的方法;分析还表明次用户在空间分布的随机性降低了协作增益.仿真验证了理论分析的正确性和该策略的有效性.     

基于区块链技术的安全频谱感知算法

在认知无线电网络中,为提升安全性能和感知效率,提出了一种基于区块链技术的安 全频谱感知算法。该算法先对感知节点的可靠度进行评估,通过评估算法得到节点的初始信 赖值,并以初始信赖值为基数,融合中心会依据环境的变化对节点的信赖值定期更新。更新 后的信赖值存储在区块链的管理中心,区块链的管理中心对节点信息加密,一个节点与其自 身信赖值构成一一映射。认知无线电网络执行频谱感知时,融合中心选择信赖值高的有限个 节点参与协作感知,这可在提升感知准确度的同时降低能量开销,并增强认知无线电网络的 鲁棒性。仿真实验结果表明本文中的感知算法性能远优于传统算法,在相同实验条件下,感 知准确度提升5%,能耗降低了12%,极大增强了认知网络的鲁棒性和 频谱感知的安全性。     

Fusion spectrum sensing algorithm based on eigenvalues

Aiming at the problem of inefficient use of spectrum resources,a fusion spectrum sensing algorithm based on eigenvalues was proposed to effectively achieve dynamic spectrum sharing.The test statistics were constructed by employing the maximum eigenvalue,the trace and the geometric mean of all eigenvalues of the sample covariance matrix.The detection probability and false alarm probability of the proposed method were analyzed using the random matrix theory,and the analytical representation of the theoretical threshold was obtained.In addition,the parameter selection of the proposed algorithm was analyzed theoretically.Simulation results show that the proposed algorithm has better detection ability than the existing eigenvalue detection algorithm.     

基于Stackelberg博弈的多任务协作频谱感知算法

随着移动设备的增多,认知无线电技术诞生,而频谱感知是认知无线电技术中的重要一环。本文将群智感知和频谱感知结合,提出了一种基于Stackelberg博弈的多任务协作频谱感知算法。该算法将融合中心(平台)与次用户分别建模为Stackelberg博弈领导者和从属者。在领导者博弈中,平台给次用户发布最优的报酬值以获得最佳的效用;在从属者博弈中,本文着重考虑了剩余能量对次用户的影响,次用户在平台给的报酬下改变感知时间以获得最优的效用。仿真结果表明,该算法可以提高融合中心对频谱的检测概率。      

基于能量和循环谱的两步频谱感知

频谱感知是认知无线电的重要技术之一,它通过实时感知电磁环境以判断频谱空穴的存在。根据能量检测的检测时间短,以及循环平稳特征检测在低信噪比情况下的检测准确性高的优点,提出了基于能量和循环谱的两步检测算法。通过实验仿真表明,与循环平稳特征检测相比,两步检测的检测时间大幅度缩短,同时检测准确性也得到了提高。